JP4744202B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

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Description

本発明は、基板バックバイアス制御用の配線を有する半導体集積回路装置に関し、特に、装置の信頼性および集積度を向上させる半導体集積回路装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device having wiring for controlling a substrate back bias, and more particularly to a semiconductor integrated circuit device that improves the reliability and degree of integration of the device.

近年、半導体集積回路装置では、消費電力を削減することが重要になってきている。消費電力の削減のために電源電圧を下げることが重要視されている。そして、電源電圧を下げても処理能力を高くするために、半導体集積回路装置の基板バックバイアスを制御している。ここで、基板バックバイアスは、トランジスタの基板に形成されたウェルに印加する弱いバックバイアス電圧である。トランジスタの動作時においては、基板バックバイアスを順方向にかけて、トランジスタのチャネルにおいて電流を流れやすくして、トランジスタを低電圧で動作させ、かつ、動作の高速化を図っている。一方、トランジスタの停止時においては、順方向の基板バックバイアスをかけないようにして、電流のリークを少なくしている。   In recent years, it has become important to reduce power consumption in semiconductor integrated circuit devices. It is important to reduce the power supply voltage in order to reduce power consumption. The substrate back bias of the semiconductor integrated circuit device is controlled in order to increase the processing capability even when the power supply voltage is lowered. Here, the substrate back bias is a weak back bias voltage applied to a well formed in the substrate of the transistor. During the operation of the transistor, the substrate back bias is applied in the forward direction to facilitate the flow of current in the channel of the transistor, so that the transistor is operated at a low voltage and the operation speed is increased. On the other hand, when the transistor is stopped, current leakage is reduced by not applying a forward substrate back bias.

ところで、基板バックバイアスは、通常の基板バイアス制御用の配線とは別に配設された基板バックバイアス制御用の配線を介して供給される。ここで、従来の半導体集積回路装置のバイアス供給用の配線について図面を用いて説明する。図２は、従来例に係る半導体集積回路装置のバイアス供給用の配線構造を模式的に示した（Ａ）部分平面図、および、（Ｂ）Ｙ−Ｙ´間の部分拡大断面図である。   By the way, the substrate back bias is supplied via a substrate back bias control wiring arranged separately from a normal substrate bias control wiring. Here, the bias supply wiring of the conventional semiconductor integrated circuit device will be described with reference to the drawings. 2A is a partial plan view schematically showing a bias supply wiring structure of a semiconductor integrated circuit device according to a conventional example, and FIG. 2B is a partial enlarged cross-sectional view taken along line YY ′.

半導体集積回路装置１０１は、Ｐ型の基板１０２内のディープＮウェル１０３上に、Ｐウェル１０４及びＮウェル１０５がそれぞれ帯状に形成されている。Ｐウェル１０４上の層間絶縁膜１０８内に当該Ｐウェル１０４が延在する方向に沿って基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１１２が形成されており、Ｎウェル１０５上の層間絶縁膜１０８内に当該Ｎウェル１０５が延在する方向に沿って基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１１が形成されている。基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１１および基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１１２上の層間絶縁膜１０８上に、当該基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１１および当該基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１１２と立体交差する基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１１３および基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１１４が形成されている。基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１１と基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１１３とが立体交差する部分の近傍のＮウェル１０５内にＮ＋拡散層１０７が形成されており、基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１１２と基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１１４とが立体交差する部分の近傍のＰウェル１０４内にＰ＋拡散層１０６が形成されている。基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１１３はビアコンタクト１１５を介してＮ＋拡散層１０７と電気的に接続されており、基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１１４はビアコンタクト１１６を介してＰ＋拡散層１０６と電気的に接続されている。基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１１および基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１１２上であって基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１１３と基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１１４の間の層間絶縁膜１０８中にトランジスタ（図示せず）と電気的に接続する信号線１１７が形成されている。基板バックバイアス制御用の配線１１３、１１４と信号線１１７との間では電位差が大きいため、基板バックバイアス制御用の配線１１３、１１４と信号線１１７との間に所定の間隔が確保される。   In the semiconductor integrated circuit device 101, a P well 104 and an N well 105 are formed in a strip shape on a deep N well 103 in a P type substrate 102. A substrate bias control GND wiring 112 is formed in the interlayer insulating film 108 on the P well 104 along the direction in which the P well 104 extends, and the N well is formed in the interlayer insulating film 108 on the N well 105. A substrate bias control VDD wiring 111 is formed along the direction in which 105 extends. For substrate back bias control that three-dimensionally intersects the substrate bias control VDD wiring 111 and the substrate bias control GND wiring 112 on the interlayer insulating film 108 on the substrate bias control VDD wiring 111 and the substrate bias control GND wiring 112. A VDD wiring 113 and a substrate back bias control GND wiring 114 are formed. An N + diffusion layer 107 is formed in the N well 105 near the portion where the substrate bias control VDD wiring 111 and the substrate back bias control VDD wiring 113 are three-dimensionally crossed, and the substrate bias control GND wiring 112 and the substrate back are formed. A P + diffusion layer 106 is formed in the P well 104 in the vicinity of the portion where the bias control GND wiring 114 intersects three-dimensionally. The substrate back bias control VDD wiring 113 is electrically connected to the N + diffusion layer 107 via the via contact 115, and the substrate back bias control GND wiring 114 is electrically connected to the P + diffusion layer 106 via the via contact 116. It is connected to the. A transistor (not shown) is formed in the interlayer insulating film 108 on the substrate bias control VDD wiring 111 and the substrate bias control GND wiring 112 between the substrate back bias control VDD wiring 113 and the substrate back bias control GND wiring 114. ) Is electrically connected to the signal line 117. Since a potential difference is large between the substrate back bias control wirings 113 and 114 and the signal line 117, a predetermined interval is secured between the substrate back bias control wirings 113 and 114 and the signal line 117.

特開昭６１−１９６６１７号公報JP-A 61-196617

しかしながら、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１１３および基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１１４を基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１１および基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１１２上に形成すると、ビアコンタクト１１５、１１６の径を太くする必要があるため、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１１３と基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１１４の間に形成可能な信号線１１７の本数が減少し、半導体集積回路装置１０１の集積度が低下してしまうといった問題がある。一方、半導体集積回路装置１０１の集積度を上げようとすると、基板バックバイアス制御用の配線１１３、１１４と信号線１１７の間のＴＤＤＢ（経時絶縁破壊）が生じやすくなるといった問題もある。特に、基板バックバイアス制御用の配線１１３、１１４と信号線１１７にＣｕを用いて微細加工したり、層間絶縁膜１０８にＬｏｗ−Ｋ膜を用いることが多くなってきた近年の半導体集積回路装置においては、ＴＤＤＢ等の信頼性に関する問題が顕著になってくる。   However, if the substrate back bias control VDD wiring 113 and the substrate back bias control GND wiring 114 are formed on the substrate bias control VDD wiring 111 and the substrate bias control GND wiring 112, the diameters of the via contacts 115 and 116 are increased. Therefore, the number of signal lines 117 that can be formed between the substrate back bias control VDD wiring 113 and the substrate back bias control GND wiring 114 decreases, and the degree of integration of the semiconductor integrated circuit device 101 decreases. There is a problem. On the other hand, when the degree of integration of the semiconductor integrated circuit device 101 is increased, there is a problem that TDDB (temporal dielectric breakdown) between the wirings 113 and 114 for controlling the substrate back bias and the signal line 117 is likely to occur. In particular, in recent semiconductor integrated circuit devices in which substrate back bias control wirings 113 and 114 and signal lines 117 are finely processed using Cu, and a low-K film is often used as an interlayer insulating film 108. The problem concerning the reliability of TDDB or the like becomes remarkable.

本発明の主な課題は、半導体集積回路装置の集積度、信頼性を向上させることである。   The main object of the present invention is to improve the degree of integration and reliability of a semiconductor integrated circuit device.

本発明の視点においては、基板バックバイアス制御用の配線を有する半導体集積回路装置において、基板内の第１のウェルに沿って配された第１の配線と、基板内の第２のウェルに沿って配された第２の配線と、前記第１の配線および前記第２の配線と同一の層に配されるとともに、前記第１の配線および前記第２の配線と交差する方向に配され、かつ、前記第１の配線および前記第２の配線と電気的に絶縁された第３の配線と、前記第１の配線と前記第３の配線の配線方向が交差する部分の近傍における前記第１の配線と前記第１のウェルの間に配されるとともに、前記第３の配線とビアを介して電気的に接続され、かつ、ゲート材料と同一の材料よりなる第１のゲート材料配線と、前記第２の配線と前記第３の配線の配線方向が交差する部分の近傍における前記第２のウェル内に配されるとともに、前記第３の配線とビアを介して電気的に接続し、かつ、前記第２のウェル中の不純物濃度よりも高い濃度の不純物を含む第１の拡散層と、を備え、前記第１のゲート材料配線および前記第１の拡散層を前記第３の配線に係る（基板バックバイアス制御用の）配線経路として用いることを特徴とする半導体集積回路装置。   In a viewpoint of the present invention, in a semiconductor integrated circuit device having a wiring for controlling a substrate back bias, a first wiring arranged along a first well in the substrate and a second well in the substrate And the second wiring arranged in the same layer as the first wiring and the second wiring, and arranged in a direction intersecting the first wiring and the second wiring, And the first wiring and the third wiring electrically insulated from the second wiring, and the first wiring in the vicinity of a portion where the wiring directions of the first wiring and the third wiring intersect. A first gate material wiring that is disposed between the first well and the first well, is electrically connected to the third wiring via a via, and is made of the same material as the gate material; The wiring directions of the second wiring and the third wiring intersect. An impurity having a concentration higher than the impurity concentration in the second well, and being electrically connected to the third wiring via a via, A first diffusion layer including the first gate material wiring and the first diffusion layer as a wiring path (for substrate back bias control) related to the third wiring. Semiconductor integrated circuit device.

本発明の前記半導体集積回路装置において、前記第１の配線および前記第２の配線と同一の層に配されるとともに、前記第１の配線および前記第２の配線と交差する方向に配され、前記第１の配線および前記第２の配線と電気的に絶縁され、かつ、前記第３の配線と所定の間隔をおいて配される第４の配線と、前記第１の配線と前記第４の配線の配線方向が交差する部分の近傍における前記第１のウェル内に配されるとともに、前記第４の配線とビアを介して電気的に接続され、かつ、前記第１のウェル中の不純物濃度よりも高い濃度の不純物を含む第２の拡散層と、前記第２の配線と前記第４の配線の配線方向が交差する部分の近傍における前記第２の配線と前記第２のウェルの間に配されるとともに、前記第４の配線とビアを介して電気的に接続され、かつ、ゲート材料と同一の材料よりなる第２のゲート材料配線と、を備え、前記第２のゲート材料配線および前記第２の拡散層を前記第４の配線に係る（基板バックバイアス制御用の）配線経路として用いることが好ましい。   In the semiconductor integrated circuit device of the present invention, the first wiring and the second wiring are arranged in the same layer as the first wiring and the second wiring, and are arranged in a direction intersecting with the first wiring and the second wiring, A fourth wiring electrically insulated from the first wiring and the second wiring and arranged at a predetermined interval from the third wiring; the first wiring and the fourth wiring; Impurities in the first well are disposed in the first well in the vicinity of the portion where the wiring directions of the first wiring intersect, and are electrically connected to the fourth wiring through vias. A second diffusion layer containing an impurity with a concentration higher than the concentration; and between the second wiring and the second well in the vicinity of a portion where wiring directions of the second wiring and the fourth wiring intersect. And is electrically connected to the fourth wiring and vias. And a second gate material wiring made of the same material as the gate material, and the second gate material wiring and the second diffusion layer are related to the fourth wiring (substrate back). It is preferably used as a wiring path (for bias control).

本発明の前記半導体集積回路装置において、前記第１のウェル及び第２のウェル下の前記基板内に前記第１のウェルと同一型の第３のウェルが形成されていることが好ましい。   In the semiconductor integrated circuit device of the present invention, it is preferable that a third well of the same type as the first well is formed in the substrate under the first well and the second well.

本発明の前記半導体集積回路装置において、前記第３の配線は、前記基板上に形成される配線層のうち前記基板側に最も近い配線層に形成されることが好ましい。   In the semiconductor integrated circuit device of the present invention, it is preferable that the third wiring is formed in a wiring layer closest to the substrate side among wiring layers formed on the substrate.

本発明の前記半導体集積回路装置において、前記第３の配線は、前記第１の配線および前記第２の配線を形成する工程と同時に形成されることが好ましい。   In the semiconductor integrated circuit device of the present invention, it is preferable that the third wiring is formed simultaneously with the step of forming the first wiring and the second wiring.

本発明の前記半導体集積回路装置において、前記第１の拡散層は、前記第１のウェルの領域において形成されるトランジスタのソース／ドレイン領域を形成する工程と同時に形成されることが好ましい。   In the semiconductor integrated circuit device of the present invention, the first diffusion layer is preferably formed simultaneously with the step of forming a source / drain region of a transistor formed in the region of the first well.

本発明の前記半導体集積回路装置において、前記第１のゲート材料配線は、前記トランジスタのゲート電極を形成する工程と同時に形成されることが好ましい。   In the semiconductor integrated circuit device of the present invention, it is preferable that the first gate material wiring is formed simultaneously with the step of forming the gate electrode of the transistor.

本発明（請求項１−７）によれば、拡散層及びゲート材料配線を基板バックバイアス制御用の配線経路として用いることで、第３の配線の配線幅を細くすることが可能となり、第３の配線より上層に形成される信号線を圧迫することがなくなり、装置の集積度、信頼性を向上させることができる。   According to the present invention (claims 1-7), it is possible to reduce the wiring width of the third wiring by using the diffusion layer and the gate material wiring as the wiring path for controlling the substrate back bias. Thus, the signal line formed in the upper layer of the wiring is not pressed, and the degree of integration and reliability of the device can be improved.

本発明（請求項５−７）によれば、通常のトランジスタ及び配線を形成する工程に新たな工程を追加することなく第３の配線（及び第４の配線）、第１の拡散層（第１の拡散層）、及び第１のゲート材料配線（及び第２のゲート材料配線）を形成することができるので、装置の製造コストの上昇をもたらすことがない。また、基板バックバイアス制御用の第３の配線を基板バイアス制御用の第１の配線および第２の配線と同一工程にて形成できるので、装置の製造コストの引き下げることもできる。   According to the present invention (Claim 5-7), the third wiring (and the fourth wiring), the first diffusion layer (the first wiring) are added without adding a new process to the process of forming the normal transistor and the wiring. 1 diffusion layer) and the first gate material wiring (and the second gate material wiring) can be formed, so that the manufacturing cost of the device is not increased. Further, since the third wiring for controlling the substrate back bias can be formed in the same process as the first wiring and the second wiring for controlling the substrate bias, the manufacturing cost of the device can be reduced.

（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る半導体集積回路装置について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る半導体集積回路装置のバイアス供給用の配線構造を模式的に示した（Ａ）部分平面図、および、（Ｂ）Ｘ−Ｘ´間の部分拡大断面図である。 (Embodiment 1)
A semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A is a partial plan view schematically showing a bias supply wiring structure of a semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1B is a partially enlarged cross section between XX ′. FIG.

半導体集積回路装置１は、基板２と、ディープＮウェル３と、Ｐウェル４と、Ｎウェル５と、Ｐ＋拡散層６と、Ｎ＋拡散層７と、層間絶縁膜８と、基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１と、基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２と、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３と、基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４と、ビアコンタクト１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂと、信号線１７、ゲート材料配線１８、１９と、を有する。   The semiconductor integrated circuit device 1 includes a substrate 2, a deep N well 3, a P well 4, an N well 5, a P + diffusion layer 6, an N + diffusion layer 7, an interlayer insulating film 8, and a substrate bias control VDD. Wiring 11, substrate bias control GND wiring 12, substrate back bias control VDD wiring 13, substrate back bias control GND wiring 14, via contacts 15 a, 15 b, 16 a, 16 b, signal line 17, gate material Wirings 18 and 19.

基板２は、Ｐ型のシリコン基板である。ディープＮウェル３は、基板２内の深い領域に形成されたＮ型のウェルである。Ｐウェル４は、基板２内のディープＮウェル３上に帯状に形成されたＰ型のウェルである。Ｎウェル５は、基板２内のディープＮウェル３上に帯状に形成されたＰ型のウェルである。なお、図１の基板２は、トリプルウェル構造となっているが、これに限るものではなく、ツインウェル構造であってもよく、絶縁膜上にシリコン単結晶膜を形成したツインウェル構造を有するＳＯＩ（Silicon on insulator）基板を用いてもよい。   The substrate 2 is a P-type silicon substrate. The deep N well 3 is an N type well formed in a deep region in the substrate 2. The P well 4 is a P-type well formed in a strip shape on the deep N well 3 in the substrate 2. The N well 5 is a P-type well formed in a strip shape on the deep N well 3 in the substrate 2. The substrate 2 in FIG. 1 has a triple well structure, but is not limited to this, and may have a twin well structure, which has a twin well structure in which a silicon single crystal film is formed on an insulating film. An SOI (Silicon on insulator) substrate may be used.

Ｐ＋拡散層６は、Ｐウェル４のＰ型不純物濃度よりも高い濃度のＰ型不純物を含む拡散層であり、基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２と基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４とが立体交差する部分の近傍のＰウェル４内に形成されている。Ｐ＋拡散層６は、基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４のバイパス配線としても利用され、基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４と基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２との抵触を回避する役割もある。Ｐ＋拡散層６は、Ｎウェル５の領域内にて形成されるトランジスタのソース／ドレイン領域（図示せず）を形成する工程と同時に形成することができる。   The P + diffusion layer 6 is a diffusion layer containing a P-type impurity having a concentration higher than the P-type impurity concentration of the P well 4, and the substrate bias control GND wiring 12 and the substrate back bias control GND wiring 14 are three-dimensionally crossed. It is formed in the P well 4 near the portion. The P + diffusion layer 6 is also used as a bypass wiring of the substrate back bias control GND wiring 14, and also has a role of avoiding a conflict between the substrate back bias control GND wiring 14 and the substrate bias control GND wiring 12. The P + diffusion layer 6 can be formed simultaneously with the step of forming a source / drain region (not shown) of a transistor formed in the region of the N well 5.

Ｎ＋拡散層７は、Ｎウェル５のＰ型不純物濃度よりも高い濃度のＮ型不純物を含む拡散層であり、基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１と基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３とが立体交差する部分の近傍のＮウェル５内にＮ＋拡散層７が形成されている。Ｎ＋拡散層７は、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３のバイパス配線として利用され、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３と基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１との抵触を回避する役割もある。Ｎ＋拡散層７は、Ｐウェル４の領域内にて形成されるトランジスタのソース／ドレイン領域（図示せず）を形成する工程と同時に形成することができる。   The N + diffusion layer 7 is a diffusion layer containing an N-type impurity having a concentration higher than the P-type impurity concentration of the N well 5, and the substrate bias control VDD wiring 11 and the substrate back bias control VDD wiring 13 cross three-dimensionally. An N + diffusion layer 7 is formed in the N well 5 in the vicinity of the portion. The N + diffusion layer 7 is used as a bypass wiring of the substrate back bias control VDD wiring 13 and also has a role of avoiding a conflict between the substrate back bias control VDD wiring 13 and the substrate bias control VDD wiring 11. The N + diffusion layer 7 can be formed simultaneously with the step of forming the source / drain region (not shown) of the transistor formed in the region of the P well 4.

層間絶縁膜８は、基板２上の多層配線層において用いられる絶縁膜である。層間絶縁膜８には、例えば、酸化シリコン、ＬｏｗＫ材等の絶縁材料が用いることができる。   The interlayer insulating film 8 is an insulating film used in the multilayer wiring layer on the substrate 2. For the interlayer insulating film 8, for example, an insulating material such as silicon oxide or LowK material can be used.

基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１は、基板バイアス制御に用いられるＶＤＤ配線であり、Ｎウェル５上の層間絶縁膜８上に当該Ｎウェル５が延在する方向に沿って形成されている。基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２は、基板バイアス制御に用いられるＧＮＤ配線であり、Ｐウェル４上の層間絶縁膜８上に当該Ｐウェル４が延在する方向に沿って形成されている。基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１および基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２には、例えば、Ｃｕ、Ａｌ等の配線材料が用いられる。   The substrate bias control VDD wiring 11 is a VDD wiring used for substrate bias control, and is formed on the interlayer insulating film 8 on the N well 5 along the direction in which the N well 5 extends. The substrate bias control GND wiring 12 is a GND wiring used for substrate bias control, and is formed on the interlayer insulating film 8 on the P well 4 along the direction in which the P well 4 extends. For the substrate bias control VDD wiring 11 and the substrate bias control GND wiring 12, for example, a wiring material such as Cu or Al is used.

基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３は、基板バックバイアス制御に用いられるＶＤＤ配線であり、層間絶縁膜８上の基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１および基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２と同一の層に形成される。基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３は、基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１と基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２の間において当該基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１および当該基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２と直交する方向に島状に配され、当該基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１および当該基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２と電気的に絶縁している。   The substrate back bias control VDD wiring 13 is a VDD wiring used for substrate back bias control, and is formed in the same layer as the substrate bias control VDD wiring 11 and the substrate bias control GND wiring 12 on the interlayer insulating film 8. The The substrate back bias control VDD wiring 13 is arranged in a direction orthogonal to the substrate bias control VDD wiring 11 and the substrate bias control GND wiring 12 between the substrate bias control VDD wiring 11 and the substrate bias control GND wiring 12. It is arranged in an island shape and is electrically insulated from the substrate bias control VDD wiring 11 and the substrate bias control GND wiring 12.

基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４は、基板バックバイアス制御に用いられるＧＮＤ配線であり、層間絶縁膜８上の基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１および基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２と同一の層に形成される。基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４は、基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１と基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２の間において当該基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１および当該基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２と直交する方向に島状に配され、当該基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１および当該基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２と電気的に絶縁している。   The substrate back bias control GND wiring 14 is a GND wiring used for substrate back bias control, and is formed in the same layer as the substrate bias control VDD wiring 11 and the substrate bias control GND wiring 12 on the interlayer insulating film 8. The The substrate back bias control GND wiring 14 is disposed between the substrate bias control VDD wiring 11 and the substrate bias control GND wiring 12 in a direction orthogonal to the substrate bias control VDD wiring 11 and the substrate bias control GND wiring 12. It is arranged in an island shape and is electrically insulated from the substrate bias control VDD wiring 11 and the substrate bias control GND wiring 12.

基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３および基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４は、基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１および基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２と同一の材料を用いることができ、基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１および基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２を形成する工程と同時に形成することができる。基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３および基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４は、多層配線層のうち基板２側に最も近い最下層の配線層に形成することが好ましい。これにより、ビアコンタクト１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの径を細くすることが可能となり、配線幅を細くすることが可能となることで、平面の法線方向から見て基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３と基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４の間に配設できる信号線１７の本数を増やすことができ、装置の集積度を向上させることができるからである。   The substrate back bias control VDD wiring 13 and the substrate back bias control GND wiring 14 can be made of the same material as the substrate bias control VDD wiring 11 and the substrate bias control GND wiring 12. 11 and the substrate bias control GND wiring 12 can be formed simultaneously. The substrate back bias control VDD wiring 13 and the substrate back bias control GND wiring 14 are preferably formed in the lowermost wiring layer closest to the substrate 2 in the multilayer wiring layer. As a result, the via contacts 15a, 15b, 16a, and 16b can be reduced in diameter and the wiring width can be reduced, so that the substrate back bias control VDD wiring as viewed from the normal direction of the plane. This is because the number of signal lines 17 that can be arranged between the substrate 13 and the substrate back bias control GND wiring 14 can be increased, and the degree of integration of the device can be improved.

ビアコンタクト１５ａは、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３とＮ＋拡散層７とを電気的に接続するビアコンタクトであり、層間絶縁膜８内に形成されている。ビアコンタクト１５ｂは、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３とゲート材料配線１８とを電気的に接続するビアコンタクトであり、層間絶縁膜８内に形成されている。   The via contact 15 a is a via contact that electrically connects the substrate back bias control VDD wiring 13 and the N + diffusion layer 7, and is formed in the interlayer insulating film 8. The via contact 15 b is a via contact that electrically connects the substrate back bias control VDD wiring 13 and the gate material wiring 18, and is formed in the interlayer insulating film 8.

ビアコンタクト１６ａは、基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４とＰ＋拡散層６とを電気的に接続するビアコンタクトであり、層間絶縁膜８内に形成されている。ビアコンタクト１６ｂは、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３とゲート材料配線１９とを電気的に接続するビアコンタクトであり、層間絶縁膜８内に形成されている。   The via contact 16 a is a via contact that electrically connects the substrate back bias control GND wiring 14 and the P + diffusion layer 6, and is formed in the interlayer insulating film 8. The via contact 16 b is a via contact that electrically connects the substrate back bias control VDD wiring 13 and the gate material wiring 19, and is formed in the interlayer insulating film 8.

信号線１７は、トランジスタ（図示せず）と電気的に接続するための信号用の配線であり、配線１１、１２、１３、１４より上層であって、平面の法線方向から見て基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３と基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４の間に形成されている。   The signal line 17 is a signal wiring for electrical connection with a transistor (not shown), and is a layer above the wirings 11, 12, 13, and 14. It is formed between the bias control VDD wiring 13 and the substrate back bias control GND wiring 14.

ゲート材料配線１８は、基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４のバイパスとして利用される配線であり、ゲート電極（図示せず）に用いられるゲート材料（ポリシリコン、シリサイド、金属等）と同一の材料よりなり、層間絶縁膜８内であってゲート絶縁膜（図示せず）と同一の層の絶縁膜２０上に形成されている。ゲート材料配線１８は、基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４と基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１との抵触を回避する役割がある。ゲート材料配線１８は、トランジスタのゲート電極（図示せず）を形成する工程と同時に形成することができる。   The gate material wiring 18 is used as a bypass of the substrate back bias control GND wiring 14 and is made of the same material as the gate material (polysilicon, silicide, metal, etc.) used for the gate electrode (not shown). Thus, it is formed on the insulating film 20 in the same layer as the gate insulating film (not shown) in the interlayer insulating film 8. The gate material wiring 18 has a role of avoiding a conflict between the substrate back bias control GND wiring 14 and the substrate bias control VDD wiring 11. The gate material wiring 18 can be formed simultaneously with the step of forming the gate electrode (not shown) of the transistor.

ゲート材料配線１９は、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３のバイパスとして利用される配線であり、ゲート電極（図示せず）に用いられるゲート材料（ポリシリコン、シリサイド、金属等）と同一の材料よりなり、層間絶縁膜８内であってゲート絶縁膜（図示せず）と同一の層の絶縁膜（図示せず）上に形成されている。ゲート材料配線１９は、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３と基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２との抵触を回避する役割がある。ゲート材料配線１９は、トランジスタのゲート電極（図示せず）を形成する工程と同時に形成することができる。   The gate material wiring 19 is used as a bypass of the substrate back bias control VDD wiring 13 and is made of the same material as the gate material (polysilicon, silicide, metal, etc.) used for the gate electrode (not shown). Thus, it is formed on the insulating film (not shown) in the same layer as the gate insulating film (not shown) in the interlayer insulating film 8. The gate material wiring 19 has a role of avoiding a conflict between the substrate back bias control VDD wiring 13 and the substrate bias control GND wiring 12. The gate material wiring 19 can be formed simultaneously with the step of forming a gate electrode (not shown) of the transistor.

次に、実施形態１に係る半導体集積回路装置における基板バックバイアス制御用の電位の供給経路について説明する。基板バックバイアス制御用のＧＮＤ電位は、基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４、ビアコンタクト１６ａ、Ｐ＋拡散層６、ビアコンタクト１６ａ、基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４、ビアコンタクト１６ｂ、ゲート材料配線１８、ビアコンタクト１６ｂ、基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４の経路の繰り返しの中で、Ｐ＋拡散層６にてＰウェル４に供給される。基板バックバイアス制御用のＶＤＤ電位は、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３、ビアコンタクト１５ａ、Ｎ＋拡散層７、ビアコンタクト１５ａ、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３、ビアコンタクト１５ｂ、ゲート材料配線１９、ビアコンタクト１５ｂ、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３の経路の繰り返しの中で、Ｎ＋拡散層７にてＮウェル５に供給される。なお、基板バックバイアスはトランジスタの基板に形成されたウェルに印加する弱いバックバイアス電圧であるため、基板バックバイアス制御用の配線の一部としてＰ＋拡散層６、Ｎ＋拡散層７、ゲート材料配線１８、ゲート材料配線１９を用いても何ら支障はない。   Next, a potential supply path for controlling the substrate back bias in the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment will be described. The GND potential for substrate back bias control includes GND wiring 14 for substrate back bias control, via contact 16a, P + diffusion layer 6, via contact 16a, GND wiring 14 for substrate back bias control, via contact 16b, gate material wiring 18, The P + diffusion layer 6 supplies the P well 4 to the P well 4 while repeating the path of the via contact 16 b and the substrate back bias control GND wiring 14. The substrate back bias control VDD potential is the substrate back bias control VDD wiring 13, via contact 15a, N + diffusion layer 7, via contact 15a, substrate back bias control VDD wiring 13, via contact 15b, gate material wiring 19, The N + diffusion layer 7 supplies the N well 5 with the via contact 15b and the substrate back bias control VDD wiring 13 repeatedly. Since the substrate back bias is a weak back bias voltage applied to the well formed on the substrate of the transistor, the P + diffusion layer 6, the N + diffusion layer 7, and the gate material wiring 18 are used as part of the substrate back bias control wiring. Even if the gate material wiring 19 is used, there is no problem.

（効果）
実施形態１によれば、基板バックバイアス制御用の電位の供給経路として、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３および基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４以外にもＰ＋拡散層６、Ｎ＋拡散層７、ゲート材料配線１８、ゲート材料配線１９を用いることで、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３および基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４と基板バイアス制御用ＶＤＤ配線１１および基板バイアス制御用ＧＮＤ配線１２との抵触が回避でき、基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線１３および基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線１４の配線幅を細くすることが可能となるので、信号線１７を圧迫することがなくなる。 (effect)
According to the first embodiment, as the substrate back bias control potential supply path, in addition to the substrate back bias control VDD wiring 13 and the substrate back bias control GND wiring 14, the P + diffusion layer 6, the N + diffusion layer 7, and the gate By using the material wiring 18 and the gate material wiring 19, there is a conflict between the substrate back bias control VDD wiring 13 and the substrate back bias control GND wiring 14, the substrate bias control VDD wiring 11 and the substrate bias control GND wiring 12. This can be avoided, and the wiring width of the substrate back bias control VDD wiring 13 and the substrate back bias control GND wiring 14 can be reduced, so that the signal line 17 is not compressed.

本発明の実施形態１に係る半導体集積回路装置のバイアス供給用の配線構造を模式的に示した（Ａ）部分平面図、および、（Ｂ）Ｘ−Ｘ´間の部分拡大断面図である。2A is a partial plan view schematically showing a wiring structure for bias supply of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 従来例に係る半導体集積回路装置のバイアス供給用の配線構造を模式的に示した（Ａ）部分平面図、および、（Ｂ）Ｙ−Ｙ´間の部分拡大断面図である。It is the (A) partial top view which showed typically the wiring structure for bias supply of the semiconductor integrated circuit device concerning a prior art example, and (B) the partial expanded sectional view between YY '.

符号の説明Explanation of symbols

１、１０１ 半導体集積回路
２、１０２ 基板
３、１０３ ディープＮウェル（第３のウェル）
４、１０４ Ｐウェル（第２のウェル）
５、１０５ Ｎウェル（第１のウェル）
６、１０６ Ｐ＋拡散領域（第１の拡散層）
７、１０７ Ｎ＋拡散領域（第２の拡散層）
８、１０８ 層間絶縁膜
１１、１１１ 基板バイアス制御用ＶＤＤ配線（第１の配線）
１２、１１２ 基板バイアス制御用ＧＮＤ配線（第２の配線）
１３、１１３ 基板バックバイアス制御用ＶＤＤ配線（第４の配線）
１４、１１４ 基板バックバイアス制御用ＧＮＤ配線（第３の配線）
１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ ビアコンタクト
１１５、１１６ ビアコンタクト
１７、１１７ 信号線
１８ ゲート材料配線（第１のゲート材料配線）
１９ ゲート材料配線（第２のゲート材料配線）
２０ 絶縁膜 1, 101 Semiconductor integrated circuit 2, 102 Substrate 3, 103 Deep N well (third well)
4, 104 P well (second well)
5, 105 N well (first well)
6, 106 P + diffusion region (first diffusion layer)
7, 107 N + diffusion region (second diffusion layer)
8, 108 Interlayer insulating film 11, 111 Substrate bias control VDD wiring (first wiring)
12, 112 Substrate bias control GND wiring (second wiring)
13, 113 Substrate back bias control VDD wiring (fourth wiring)
14, 114 Substrate back bias control GND wiring (third wiring)
15a, 15b, 16a, 16b Via contact 115, 116 Via contact 17, 117 Signal line 18 Gate material wiring (first gate material wiring)
19 Gate material wiring (second gate material wiring)
20 Insulating film

Claims (7)

基板内の第１のウェルに沿って配された第１の配線と、
前記基板内の第２のウェルに沿って配された第２の配線と、
前記第１の配線および前記第２の配線と同一の層に配されるとともに、前記第１の配線および前記第２の配線と交差する方向に配され、かつ、前記第１の配線および前記第２の配線と電気的に絶縁された第３の配線と、
前記第１の配線と前記第３の配線の配線方向が交差する部分の近傍における前記第１の配線と前記第１のウェルの間に配されるとともに、前記第３の配線とビアを介して電気的に接続され、かつ、ゲート材料と同一の材料よりなる第１のゲート材料配線と、
前記第２の配線と前記第３の配線の配線方向が交差する部分の近傍における前記第２のウェル内に配されるとともに、前記第３の配線とビアを介して電気的に接続し、かつ、前記第２のウェル中の不純物濃度よりも高い濃度の不純物を含む第１の拡散層と、
を備え、
前記第１のゲート材料配線および前記第１の拡散層を前記第３の配線に係る配線経路として用いることを特徴とする半導体集積回路装置。 A first wiring disposed along a first well in the substrate;
A second wiring disposed along a second well in the substrate;
The first wiring and the second wiring are arranged in the same layer as the first wiring and the second wiring, are arranged in a direction intersecting the first wiring and the second wiring, and the first wiring and the second wiring A third wiring electrically insulated from the two wirings;
The first wiring and the third wiring are disposed between the first wiring and the first well in the vicinity of a portion where the wiring directions of the third wiring and the third wiring intersect, and via the third wiring and the via. A first gate material wiring that is electrically connected and made of the same material as the gate material;
The second wiring and the third wiring are disposed in the second well in the vicinity of a portion where the wiring directions intersect, and are electrically connected to the third wiring via vias; and A first diffusion layer containing impurities at a concentration higher than the impurity concentration in the second well;
With
A semiconductor integrated circuit device, wherein the first gate material wiring and the first diffusion layer are used as a wiring path related to the third wiring. 前記第１の配線および前記第２の配線と同一の層に配されるとともに、前記第１の配線および前記第２の配線と交差する方向に配され、前記第１の配線および前記第２の配線と電気的に絶縁され、かつ、前記第３の配線と所定の間隔をおいて配される第４の配線と、
前記第１の配線と前記第４の配線の配線方向が交差する部分の近傍における前記第１のウェル内に配されるとともに、前記第４の配線とビアを介して電気的に接続され、かつ、前記第１のウェル中の不純物濃度よりも高い濃度の不純物を含む第２の拡散層と、
前記第２の配線と前記第４の配線の配線方向が交差する部分の近傍における前記第２の配線と前記第２のウェルの間に配されるとともに、前記第４の配線とビアを介して電気的に接続され、かつ、ゲート材料と同一の材料よりなる第２のゲート材料配線と、
を備え、
前記第２のゲート材料配線および前記第２の拡散層を前記第４の配線に係る配線経路として用いることを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路装置。 The first wiring and the second wiring are arranged in the same layer as the first wiring and the second wiring, and are arranged in a direction intersecting with the first wiring and the second wiring. A fourth wiring electrically insulated from the wiring and disposed at a predetermined interval from the third wiring;
The first wiring and the fourth wiring are arranged in the first well in the vicinity of the portion where the wiring directions intersect, and are electrically connected to the fourth wiring via vias; and A second diffusion layer containing impurities at a concentration higher than the impurity concentration in the first well;
The second wiring and the fourth wiring are arranged between the second wiring and the second well in the vicinity of a portion where the wiring directions of the fourth wiring and the fourth wiring intersect, and via the fourth wiring and the via. A second gate material wiring that is electrically connected and made of the same material as the gate material;
With
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the second gate material wiring and the second diffusion layer are used as a wiring path related to the fourth wiring. 前記第１のウェル及び第２のウェル下の前記基板内に前記第１のウェルと同一型の第３のウェルが形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体集積回路装置。   3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a third well of the same type as the first well is formed in the substrate under the first well and the second well. . 前記第３の配線は、前記基板上に形成される配線層のうち前記基板側に最も近い配線層に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体集積回路装置。   4. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the third wiring is formed in a wiring layer closest to the substrate side among wiring layers formed on the substrate. 5. apparatus. 前記第３の配線は、前記第１の配線および前記第２の配線を形成する工程と同時に形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の半導体集積回路装置。   The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the third wiring is formed simultaneously with the step of forming the first wiring and the second wiring. 前記第１の拡散層は、前記第１のウェルの領域において形成されるトランジスタのソース／ドレイン領域を形成する工程と同時に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の半導体集積回路装置。   6. The first diffusion layer is formed simultaneously with the step of forming a source / drain region of a transistor formed in the region of the first well. Semiconductor integrated circuit device. 前記第１のゲート材料配線は、前記トランジスタのゲート電極を形成する工程と同時に形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の半導体集積回路装置。   The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the first gate material wiring is formed simultaneously with the step of forming a gate electrode of the transistor.
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